Краткое руководство по конфигурационному файлу config.txt мини-компьютера Raspberry Pi. Часть - 1

2020-11-26

Температурный контроль процессора (SoC) RPi

Все модели Raspberry Pi имеют автоматический контроль регулировки температуры. Данная возможность реализована, для того что бы защитить процессор (SoC) от перегрева и выхода его из строя. Хотя, при высоких температурах, длительном их воздействии по времени и недостаточном охлаждении - с большой вероятностью приведет к выходу процессора (SoC) из строя.

Все процессоры применяющиеся в мини-компьютерах RPi имеют встроенный датчик температуры, который опрашивается операционной системой и на основании его значений производится автоматическая регулировка тактовых частот и напряжения питания. Ниже кратко описаны основные опции, с помощью которых задаются значения температурных порогов.

В данном руководстве, речь пойдет конкретно о Raspberry Pi 3 B+, но вся нижеизложенная информация применима и к моделям 1го, 2го, 4го поколения и RPi Zero / Zero W, за исключением некоторых незначительных нюансов, присущих конкретному поколению.

Примечание: Сердцем Raspberry Pi 3 B+ является - Broadcom BCM2837B0, Cortex-A53 (ARMv8) 64-bit SoC @ 1.4GHz

Поскольку RPi не имеют BIOS, параметры конфигурации системы хранятся в файле config.txt, расположенном в /boot/config.txt

Примечание: Данный файл считывается GPU до инициализации ядра ARM!

Режимы: soft limit и hard limit

Режим soft limit - при достижении температуры в 60С, система автоматически начнет снижение тактовой частоты процессора (arm_freq) с 1400МГц до 1200МГц и напряжение на нем. Данный параметр настраивается с помощью опции temp_soft_limit.

Примечание: Максимальное значение temp_soft_limit не может превышать 70С. Режим soft limit реализован начиная с модели RPi 3 B+ и во всех моделях RPi 4, но на данный момент, значения опции temp_soft_limit для моделей RPi 4 не определены.

Пример: temp_soft_limit = 70 Формат: свойство = значение , где значение - целое число!

Режим hard limit - при достижении температуры в 85С, система автоматически установит тактовую частоту процессора (arm_freq) и его напряжение в дефолтные значения (RPi 3 B+ = 700МГц). Данный параметр настраивается с помощью опции temp_limit.

Примечание: максимальное значение temp_limit не может превышать 85С.

При пониженном напряжении (просадке) ниже 4,63В (+/- 5%), система выполнит те-же действия, что и при режиме hard limit.

Графическая индикация

При достижении значения температуры в 80С, система отобразит предупреждающий значок - красный, наполовину заполненный термометр.

При достижении значения температуры в 85С, значок изменится на - полностью красный термометр.

При пониженном напряжении (ниже 4,63В (+/- 5%)), система отобразит - значок желтой молнии.

Примечание: С конца ноября 2019 года, для моделей RPi 4 реализовано динамическое масштабирование напряжения DVFS.

Тактовые частоты процессора (SoC) RPi

Примечание: Прежде чем устанавливать значения частоты, следует помнить о том, что если опция force_turbo = 1 и любая из опций over_voltage_* имеет значение > 0 , то автоматически будет установлен в процессоре постоянный бит разгона. При наличии данного бита гарантия аннулируется!

На данный момент ядро содержит драйвер cpufreq, по умолчанию с включенной опцией ondemand. Это дает возможность, автоматически контролировать частоту процессора (arm_freq) в зависимости от его нагрузки.

За активирование автоматического контроля частот, отвечают функции: force_turbo и initial_turbo.

Опции автоматического контроля частот

force_turbo - в зависимости от значения, включает или отключает динамический драйвер cpufreq.

Значение: 0 - активирует динамический драйвер cpufreq, значение частоты будет варьироваться от arm_freq_min до arm_freq. Опции: core_freq, sdram_freq и over_voltage ведут себя идентично. over_voltage ограничен значением 6 (1,35 В). Значения: h264_freq, v3d_freq , isp_freq отличные от значений по умолчанию, игнорируются.

Значение: 1 - отключает динамический драйвер cpufreq, значения всех частот и напряжений принимают максимальные установленные значения, даже если процессор (SoC) находится в режиме ожидания. Разгон GPU, h264_freq, v3d_freq, isp_freq разрешен. over_voltage может быть установлен на 8 (1,35 В).

Таблица значений и соответствующих им напряжений

initial_turbo - включает турбо режим с момента загрузки для заданного значения в секундах (до 60) или до тех пор, пока cpufreq не установит частоту (0 - дефолтное значение).

Опции установки минимальных и максимальных значений частот

arm_freq / arm_freq_min - частота процессора (ARM) в МГц.

core_freq / core_freq_min - частота графического ядра (GPU) в МГц.

Примечание: Для моделей до RPi 2, это влияет на производительность процессора ARM, поскольку использует кеш L2.

Для моделей RPi 4 опция core_freq автоматически принимает различные значения, в зависимости от активных дополнительных режимов (дефолт - 500МГц / hdmi_enable_4kp60 - 550МГц / enable_tvout - 360МГц). Попытка принудительной установки тактовой частоты core_freq отличной от дефолтного значения, наверняка вызовет отказ загрузки ОС. При ручной настройке тактовых частот GPU RPi 4, предпочтительней использовать опции: h264_freq, isp_freq, v3d_freq чем core_freq и gpu_freq.

gpu_freq / gpu_freq_min - установка общей частоты для: core_freq, h264_freq, isp_freq, v3d_freq

sdram_freq / sdram_freq_min - частота памяти (SDRAM) в МГц.

h264_freq / h264_freq_min - частота аппаратного видеоблока (кодек H.264) в МГц.

isp_freq / isp_freq_min - частота блока обработки изображения с камеры в Мгц.

v3d_freq / v3d_freq_min - частота блока 3D графики в МГц.

Таблица максимальных (стабильных) значений частот

Примечание: Приведенные в таблице значения частот, являются максимально стабильными. Превышение их, категорически не рекомендуется и производится на страх и риск пользователя!

Таблица дефолтных значений частот

Примечание: Следует учитывать, что дефолтные значения частот приведенные в таблице могут отличаться, в зависимости от версии ОС.

Таблица минимальных значений частот

Опции установки минимальных и максимальных значений напряжения питания

over_voltage / over_voltage_min - напряжения питания ARM / GPU.

over_voltage_sdram - установка общего значения напряжения питания для: over_voltage_sdram_c, over_voltage_sdram_i, over_voltage_sdram_p

over_voltage_sdram_c - напряжение питания контроллера SDRAM.

over_voltage_sdram_i - напряжение питания устройства ввода-вывода SDRAM.

over_voltage_sdram_p - напряжение питания интерфейса PHY SDRAM.

Примечание: таблица допустимых значений напряжения приведена выше!